Nobelprijs voor ijsmicroscoop die een inkijk in het leven geeft

Overexpressie Clp-protease in de mitochondriën

De structuur van eiwitten (hier Clp-protease) is wezenlijk voor hun functie (afb: Wiki Commons)

Misschien is dat een gebrek aan Nobelprijzen, maar het lijkt me een beetje vreemd dat de Nobelprijs voor de scheikunde dit jaar naar de ontwikkelaars van een apparaat gaan. Weliswaar zijn met dat apparaat, een cryoelektronenmicroscoop,  biomoleculen op atoomschaal waar te nemen, maar toch het blijft een apparaat. De gelauwerden zijn: Richard Henderson, Jacques Dubochet en Joachim Frank. Hun microscoop koelt zijn monsters razendsnel tot de temperatuur van vloeibare stikstof (-90°C).

Met deze cryotechniek is onder veel meer het zika-virus in beeld gebracht, maar ook bacteriële eiwitten die antibiotica onschadelijk maken en eiwitten van kankercellen die chemotherapie onbruikbaar maken. Voor dat doel waren de gewone elektronenmicroscopen weinig nuttig, mede doordat daar de monsters in vacuüm moeten worden gehouden. Dat zorgt er voor dat het omringende water verdampt rond een biomolecuul verdampt en dat het te bestuderen molecuul daardoor zijn normale structuur verliest. Bovendien beschadigde het bombardement van de elektronen het monster.

Moleculair bioloog Richard Henderson van de universiteit van Cambridge vond een manier om de biomoleculen te beschermen door ze te bedekken met een suikeroplossing. Daardoor werd het monster niet in het luchtledige ontwaterd en behielden de biomoleculen hun natuurlijke structuur.
In 1975 maakte zijn onderzoeksgroep het beste plaatje dat er ooit van een eiwit was gemaakt met een elektronenmicroscoop. Het ging daarbij om bacteriorhodopsine. Daarin was zichtbaar gemaakt dat het eiwit het celmembraan zeven keer doorkruist.

Joachim Frank van de Columbia-universiteit in New York ontwikkelde een beeldverwerkingstechniek die uit vele tweedimensionale plaatjes een scherp ruimtelijk beeld componeert.

Verglazen

Jacques Dubochet van de universiteit van Lausanne (Zwi) tenslotte ontwikkelde een techniek om water te ‘verglazen’. Dat wil zeg dat het zo snel wordt afgekoeld dat het geen tijd heeft om te kristalliseren maar de structuur heeft van vloeibaar water. Daarin behoudt het biomolecuul zijn normale, natuurlijke vorm, ook in het luchtledige.

Het werk van het drietal heeft geleid tot de ontwikkeling van een heel nieuw onderzoeksveld. Aanvankelijk waren de plaatjes van de cryoelektronenmicroscoop wat vaag en vormloos, maar door voortdurende verbetering en verfijning zijn de beelden nu scherper dan ooit. Dat heeft geleid tot een stroom aan nieuwe ontdekkingen over hoe het leven in elkaar steekt en dat heeft het Nobelprijscomité weer verleid tot honorering van de drie ontwikkelaars van een hulpmiddel, een apparaat.

Bron: New Scientist

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *